Diseño de una planta generadora de electricidad a partir de vapor

Abstract

In the last years, worldwide the electrical consumption rate had suffered a huge raise and that is why is important to find different methods to generate electricity. One of those is the thermal energy. This kind of energy is used in Costa Rica primarily as geothermic energy (from Miravalles volcano); but in peak hours it is necessary to use thermal energy from the burn of the diesel. In countries like Czech Republic, in which the natural resources are not as huge as in our country (rivers, volcanoes, etc.) it is necessary to use a lot of thermal energy to fulfil all the electrical needs; thus this project is about the design of a steam power plant and all its units. For this purpose is necessary to obtain the thermodynamic properties for each ones of the plant’s states, later on the fraction of steam extracted from the turbine each time is obtained and the thermal efficiency of the cycle is calculated. With those data, it is possible to design the heat exchangers, to determine fuel and air consumption rates of the power plant, and analyze the essential units of the power plant using the second law of thermodynamics to know the quality of the energy. An important result is that all the data obtained are in between the normal ranks that mean that the power plant efficiency is good enough and making the economical studies could be a good business.

En los últimos años, el consumo de energía eléctrica se ha incrementado enormemente a nivel mundial. Esta situación ha provocado que se incremente la búsqueda de nuevas y diferentes formas para su generación. Una de ellas es el uso de energía térmica. En el caso de Costa Rica país que ha efectuado avances en esta área, se aprovecha principalmente la energía geotérmica proveniente del volcán Miravalles; sin embargo, para poder satisfacer la demanda en las horas pico se hace necesario utilizar la energía térmica proveniente de la quema de diésel. En países como la República Checa, en donde no existe la riqueza natural de nuestro país (ríos de gran caudal, gran cantidad de volcanes activos, etc.) es necesario utilizar en mayor proporción la energía térmica para satisfacer sus necesidades de electricidad; por lo tanto, el proyecto consiste en el diseño de una planta generadora de electricidad a partir del uso del vapor. En otros países como la República Checa, en donde no existe la riqueza natural del nuestro tales como ríos de gran caudal, numerosa cantidad de volcanes activos, etc. deben utilizar en mayor proporción la energía térmica para satisfacer sus necesidades de electricidad. Por lo tanto el proyecto consiste en el diseño de una planta generadora de electricidad a partir del uso del vapor. Para ello es necesario obtener las propiedades termodinámicas para cada uno de los diferentes estados de la planta, luego se obtienen las fracciones de vapor que requiere cada uno de los componentes y más adelante se calcula la eficiencia térmica del ciclo. Con los datos anteriores se pueden diseñar los intercambiadores de calor, obtener los consumos de aire y combustible y por último someter los elementos esenciales al análisis de la segunda ley de la termodinámica, con el fin de obtener la calidad de uso de la energía. Entre los resultados destacables, se puede mencionar que todos los datos obtenidos están dentro de los rangos normales, lo que quiere decir que la eficiencia de la planta es buena y realizando un estudio de factibilidad la misma se podría poner en marcha.